JP2712549B2 - Passivation film for MOS semiconductor device - Google Patents
Passivation film for MOS semiconductor deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、樹脂封止型MOS半導体装置用のパッシベー
ション膜に関するものであり、さらに詳しくは、安価で
工程の簡素化ができるパッシベーション方法に関するも
のである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a passivation film for a resin-encapsulated MOS semiconductor device, and more particularly, to a passivation method that is inexpensive and can simplify the process. It is.
(従来の技術) 半導体チップの面積が大きくなるにつれて、封止樹脂
と半導体チップの間に生じる熱膨脹率の差による熱スト
レスによる配線のスライド、パッシベーションクラック
が問題となるようになってきた。この問題は半導体チッ
プ上にある窒化ケイ素膜のような無機のパッシベーショ
ン膜を堆積させるときに生じる、大きな内部応力のため
に半導体素子にストレスが加わることが問題である。こ
の問題解決のためにポリイミドをパッシベーション膜の
上に塗布して応力を吸収させることが検討されている。(Prior Art) As the area of a semiconductor chip increases, sliding of wires and passivation cracks due to thermal stress due to a difference in thermal expansion coefficient between the sealing resin and the semiconductor chip have become a problem. The problem is that a large internal stress, which is generated when depositing an inorganic passivation film such as a silicon nitride film on a semiconductor chip, causes stress to be applied to the semiconductor element. To solve this problem, it has been studied to apply polyimide on the passivation film to absorb the stress.
しかし、この方法は無機膜のパッシベーションを形成
した後に、ポリイミドの塗布の工程が入るために工程が
繁雑である。また、ポリイミドを直接パッシベーション
膜に使用することは、バイポーラICの分野では行われて
いるが、MOS半導体の分野では、リーク電流、配線の腐
食などの問題のために使用できなかった。However, this method is complicated since a step of applying polyimide is required after the passivation of the inorganic film is formed. Further, the use of polyimide directly for the passivation film has been performed in the field of bipolar ICs, but has not been used in the field of MOS semiconductors due to problems such as leakage current and corrosion of wiring.
このような上記の問題の解決のためには、半導体チッ
プ内への水分、イオン成分の侵入防止が重用であり、半
導体チップと封止樹脂と両方への密着性に優れたポリイ
ミドを塗布することで無機膜よりなるパッシベーション
膜形成を省略できる。In order to solve the above-mentioned problems, it is important to prevent moisture and ionic components from entering the semiconductor chip, and to apply polyimide having excellent adhesion to both the semiconductor chip and the sealing resin. Thus, the formation of a passivation film made of an inorganic film can be omitted.
本発明者らはこのような事情に鑑み、多くのポリイミ
ド樹脂について多くの合成実験を試み、原料成分と封止
樹脂の密着性との関係について詳細に検討した。ポリイ
ミドとしてはこれまで米国特許第3179614号(du Pont)
明細書、C.E.Sroog,"Polimides",J.Polym.Sci.:Maromo
l.Rev.,11,161-208(1976),N.A.Adrova etal,Dokl.Aka
d.Nauk.SSSR,165,1069,(1965)などに示されているよ
うに多種多様なものが提案されている。しかし、実際に
実用に供しているものは極めて少ない。報告あるいは市
販されているものとしては、ピロメリット酸2無水物、
ベンゾフェノンテトラカルボン酸2無水物あるいはビフ
ェニルテトラカルボン酸2無水物とジアミノジフェニル
エーテル、ジアミノジフェニルメタンを原料としたもの
があるにすぎない。しかし、これらのポリイミドの封止
樹脂に対する密着性はプレッシャークッカーテストの後
にほとんど0になるために、リーク電流、配線の腐食防
止効果は見られない。In view of such circumstances, the present inventors have conducted many synthesis experiments on many polyimide resins, and studied in detail the relationship between the raw material components and the adhesion between the sealing resin. US Patent No. 3,179,614 (du Pont) as polyimide
Description, CESroog, "Polimides", J. Polym. Sci .: Maromo
l.Rev., 11 , 161-208 (1976), NAAdrova etal, Dokl.Aka
Various types have been proposed as shown in d. Nauk. SSSR, 165 , 1069, (1965). However, very few are actually used in practice. Reported or commercially available are pyromellitic dianhydride,
There are only benzophenone tetracarboxylic dianhydrides or biphenyl tetracarboxylic dianhydrides, diaminodiphenyl ethers and diaminodiphenylmethane as raw materials. However, since the adhesion of these polyimides to the sealing resin becomes almost zero after the pressure cooker test, there is no effect of preventing leakage current and corrosion of wiring.
ところが、本発明者らはさらに合成実験を行なった結
果、特定の芳香族ジアミンとテトラカルボン酸とから得
られるポリイミドを使用した場合、従来のポリイミドに
比べて封止樹脂に対する密着性が大きいうえ、このよう
なポリイミドを使用することで半導体チップの配線の腐
食防止に効果的であるということを知見し、本発明に到
達したものである。However, the present inventors have further conducted synthetic experiments, and when using a polyimide obtained from a specific aromatic diamine and tetracarboxylic acid, the adhesion to the sealing resin is greater than that of a conventional polyimide, The present inventors have found that the use of such a polyimide is effective in preventing corrosion of wiring of a semiconductor chip, and have reached the present invention.
[発明が解決しようとしている課題] かかる本発明の目的は、上記欠点、すなわち、MOS半
導体で使用できるポリイミドによる安価なパッシベーシ
ョン方法を提供することにある。[Problem to be Solved by the Invention] An object of the present invention is to provide an inexpensive passivation method using polyimide which can be used in a MOS semiconductor as described above.
[課題を解決するための手段) かかる本発明の目的は以下の構成により達成される。[Means for Solving the Problems] The object of the present invention is achieved by the following configurations.
(1)樹脂封止型MOS半導体装置において使用されるパ
ッシベーション膜であって、該パッシベーション膜はポ
リイミドからなり、かつ該ポリイミドが動的粘弾性測定
により主分散(α分散)と該主分散より低い温度におい
て生じる副分散(β分散)を有するものであり、かつ該
β分散の温度が封止樹脂のポストキュア温度以下である
ポリイミドからなることを特徴とするMOS半導体装置用
パッシベーション膜。(1) A passivation film used in a resin-sealed MOS semiconductor device, wherein the passivation film is made of polyimide, and the polyimide has a main dispersion (α dispersion) lower than the main dispersion by dynamic viscoelasticity measurement. A passivation film for a MOS semiconductor device, which has a sub-dispersion (β dispersion) generated at a temperature and is made of polyimide whose β dispersion temperature is equal to or lower than a post-curing temperature of a sealing resin.
(2)前項(1)における、該応力吸収膜を形成するポ
リイミドの動的粘弾性測定による主分散(α分散)と該
主分散より低い温度において生じる副分散(β分散)を
有するポリイミドが、3,4,3′,4′−ベンゾフェノンテ
トラカルボン酸と3,4′−ジアミノジフェニルエーテ
ル、3,4,3′,4′−ジフェニルエーテルテトラカルボン
酸と3,4′−ジアミ3,4,3′,4′−ベンゾフェノンテトラ
カルボン酸と2,2−ビス(4−アミノフェノキシ)ジフ
ェニルプロパン、3,4,3′,4′−ジフェニルエーテルテ
トラカルボン酸と2,2−ビス(4−アミノフェノキシ)
ジフェニルプロパン、3,4,3′,4′−ベンゾフェノンテ
トラカルボン酸と2,2−ビス(4−アミノフェノキシ)
ジフェニルヘキサフルオロプロパンおよび3,4,3′,4′
−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸と4,4′−ジア
ミノジフェニルエーテルから選ばれる少なくとも1種で
あることを特徴とするMOS半導体装置用パッシベーショ
ン膜。(2) The polyimide having a main dispersion (α dispersion) by dynamic viscoelasticity measurement of a polyimide forming the stress absorbing film and a sub-dispersion (β dispersion) generated at a temperature lower than the main dispersion according to (1) above, 3,4,3 ', 4'-benzophenonetetracarboxylic acid and 3,4'-diaminodiphenyl ether, 3,4,3', 4'-diphenylethertetracarboxylic acid and 3,4'-diami 3,4,3 '2,4'-benzophenonetetracarboxylic acid and 2,2-bis (4-aminophenoxy) diphenylpropane, 3,4,3 ', 4'-diphenylethertetracarboxylic acid and 2,2-bis (4-aminophenoxy)
Diphenylpropane, 3,4,3 ', 4'-benzophenonetetracarboxylic acid and 2,2-bis (4-aminophenoxy)
Diphenylhexafluoropropane and 3,4,3 ', 4'
A passivation film for a MOS semiconductor device, wherein the passivation film is at least one selected from diphenyl ether tetracarboxylic acid and 4,4'-diaminodiphenyl ether.
本発明においてMOS半導体装置とは、金属と酸化物よ
りなる絶縁膜と半導体の3層構造を基本構造としてい
る。このためにMOSFETの制御電極であるゲートに加わる
電圧はは絶縁膜を介して加わるために、極めて微小の電
流で素子の制御ができる。このためにその上部を保護す
るパッシベーション膜のリーク電流が大きいと、ノイズ
成分となって半導体素子が誤動作することが考えられ
る。また、塩素イオンの移動を抑制する効果がないと配
線に使用しているアルミの腐食を防止することができな
い。In the present invention, the MOS semiconductor device has a basic structure of a three-layer structure of an insulating film made of metal and oxide and a semiconductor. For this reason, since the voltage applied to the gate, which is the control electrode of the MOSFET, is applied via the insulating film, the element can be controlled with an extremely small current. For this reason, if the leakage current of the passivation film for protecting the upper part is large, the semiconductor element may malfunction as a noise component. Further, if there is no effect of suppressing the movement of chlorine ions, corrosion of aluminum used for wiring cannot be prevented.
窒化ケイ素のような無機膜によるパッシベーション膜
はリーク電流の少なさ、イオン成分の移動抑制効果は大
きいが、パッシベーション膜を堆積するときに大きな内
部応力が残るために、半導体素子の素子特性が変化す
る、配線金属がスライドする、その内部応力のためにパ
ッシベーション膜や層間絶縁膜にクラックが入るという
問題が生じている。ポリイミドをパッシベーション膜の
上に応力吸収膜として塗布することが従来より検討され
ている。しかし、このような方法はパッシベーション膜
形成の後にポリイミドのパターン加工のプロセスが加わ
るために工程が繁雑となる。A passivation film made of an inorganic film such as silicon nitride has a small leakage current and a large effect of suppressing the movement of ionic components. However, since a large internal stress remains when the passivation film is deposited, the device characteristics of the semiconductor device change. In addition, the wiring metal slides, and the internal stress causes cracks in the passivation film and the interlayer insulating film. It has been conventionally studied to apply polyimide as a stress absorbing film on a passivation film. However, such a method is complicated because a process of pattern processing of polyimide is added after the formation of the passivation film.
本発明の特定の構造をもつポリイミドをパッシベーシ
ョン膜として使用することで、リーク電流の安定化、配
線の腐食防止、層間絶縁膜のクラック防止に有効な効果
が期待できる。By using the polyimide having a specific structure of the present invention as a passivation film, it is possible to expect an effective effect of stabilizing leak current, preventing corrosion of wiring, and preventing cracks in an interlayer insulating film.
本発明において使用される応力吸収膜を形成するポリ
イミドとしては、該ポリイミドが動的粘弾性測定による
主分散(α分散)と該主分散より低い温度において生じ
る副分散(β分散)を有するものであり、かつ、該β分
散の温度が封止樹脂のポストキュア温度以下であるポリ
イミドからなるものであれば如何なるものでもよいが、
好ましくは特定のテトラカルボン酸と特定のジアミン化
合物とを選択的に組み合せ、これらを極性溶媒中で反応
させて、ポリイミドの前駆体のワニスとした後、このポ
リイミドの前駆体のワニスを半導体のチップ上に塗布し
て、200℃から400℃の範囲で熱処理を行ない脱水縮合す
ることにより得ることができる。The polyimide used to form the stress-absorbing film used in the present invention is a polyimide having a main dispersion (α dispersion) measured by dynamic viscoelasticity and a sub-dispersion (β dispersion) generated at a temperature lower than the main dispersion. Yes, and may be anything as long as it is made of polyimide whose β dispersion temperature is equal to or lower than the post cure temperature of the sealing resin,
Preferably, a specific tetracarboxylic acid and a specific diamine compound are selectively combined and reacted in a polar solvent to form a varnish of a polyimide precursor, and then the varnish of the polyimide precursor is used as a semiconductor chip. It can be obtained by coating on the substrate, performing heat treatment in the range of 200 ° C. to 400 ° C., and performing dehydration condensation.
本発明におけるパッシベーション形成用ポリイミドは
動的粘弾性測定における主分散(α分散)以外に、より
低温にβ分散による損失弾性率のピークがある。このβ
分散による損失弾性率のピークはポリイミドがこの温度
領域での応力緩和を生じることができることを意味して
おり、このピークの温度が封止樹脂のポストキュア温度
より低いものとなすことにより、封止樹脂のポストキュ
ア中に成型時に生じた歪みを緩和することができる。The passivation-forming polyimide of the present invention has a peak of the loss elastic modulus due to β dispersion at a lower temperature in addition to the main dispersion (α dispersion) in the dynamic viscoelasticity measurement. This β
The peak of the loss modulus due to dispersion means that polyimide can cause stress relaxation in this temperature range, and by setting the temperature of this peak lower than the post-curing temperature of the sealing resin, It is possible to alleviate distortion generated during molding during resin post-curing.
さらに、ポリイミドの耐熱性の面から、芳香族より構
成されるものが好ましい。このようなポリイミドとして
は、例えば3,4,3′,4′−ベンゾフェノンテトラカルボ
ン酸と3,4′−ジアミノジフェニルエーテル、または3,
4,3′,4′−ビフェニルテトラカルボン酸と3,4′−ジア
ミノジフェニルエーテルから合成されるものが挙げられ
る。これらのポリイミドは、α分散が250℃から400℃の
範囲にあり、β分散が170℃以下において生ずるもので
ある。さらに好ましいものとしては、例えば3,4,3′,
4′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸と2,2−ビス(4
−アミノフェノキシ)ジフェニルプロパン、または3,4,
3′,4′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸と2,2−ビス
(4−アミノフェノキシ)ジフェニルヘキサフルオロプ
ロパンが挙げられ、これらのポリイミドは、α分散が25
0℃から400℃の範囲にあり、150℃以下において生ずる
β分散を有するものである。Further, from the viewpoint of the heat resistance of polyimide, those composed of aromatics are preferred. Such polyimides include, for example, 3,4,3 ', 4'-benzophenonetetracarboxylic acid and 3,4'-diaminodiphenyl ether, or 3,3
Examples thereof include those synthesized from 4,3 ', 4'-biphenyltetracarboxylic acid and 3,4'-diaminodiphenyl ether. These polyimides have an α dispersion in the range of 250 ° C. to 400 ° C. and a β dispersion at 170 ° C. or lower. More preferred are, for example, 3,4,3 ',
4'-benzophenonetetracarboxylic acid and 2,2-bis (4
-Aminophenoxy) diphenylpropane, or 3,4,
3 ', 4'-Benzophenonetetracarboxylic acid and 2,2-bis (4-aminophenoxy) diphenylhexafluoropropane are listed, and these polyimides have an α dispersion of 25.
It has a β dispersion in the range of 0 ° C. to 400 ° C. and occurs at 150 ° C. or less.
なお、α分散が250℃未満のポリイミドを使用した場
合は、半導体素子と引き出し線の接合時に加わる熱がポ
リイミドのα分散温度を越えるためにポリイミドの機械
的強度が失われ、半導体装置の不良の原因となるので好
ましくない。If a polyimide having an α-dispersion of less than 250 ° C. is used, the heat applied at the time of joining the semiconductor element and the lead wire exceeds the α-dispersion temperature of the polyimide. It is not preferable because it causes.
また、本発明におけるポリイミドはただ1種類のテト
ラカルボン酸2無水物とジアミンより構成しても良い
し、数種類以上の共重合体であっても構わない。Further, the polyimide in the present invention may be composed of only one kind of tetracarboxylic dianhydride and diamine, or may be a copolymer of several kinds or more.
さらに、シリコンウエハーとの接着性を向上させるた
めに、耐熱性を低下させない範囲で、シロキサン構造を
有する脂肪族性のジアミンを共重合することも可能であ
る。好ましい具体例として が挙げられる。Further, in order to improve the adhesion to the silicon wafer, it is possible to copolymerize an aliphatic diamine having a siloxane structure as long as the heat resistance is not reduced. As a preferred specific example Is mentioned.
また、本発明において、シリコンのような半導体基板
とポリイミドの接着性を向上させるために、接着助剤を
用いることもできる。In the present invention, an adhesion aid may be used to improve the adhesion between a polyimide such as silicon and a semiconductor substrate such as silicon.
接着助剤として、オキシプロピルトリメトキシシラ
ン、γ−アミノプロピルトリエトキシシランなどの有機
ケイ素化合物あるいは、アルミニウムモノエチルアセト
アセテート、アルミニウムトリス(アセチルアセトネー
ト)などのアルミニウムキレート化合物あるいはチタニ
ウムビス(アセチルアセトネート)などのチタニウムキ
レート化合物などが好ましく用いられる。As an adhesion aid, an organosilicon compound such as oxypropyltrimethoxysilane or γ-aminopropyltriethoxysilane, or an aluminum chelate compound such as aluminum monoethylacetoacetate or aluminum tris (acetylacetonate) or titanium bis (acetylacetonate) ) And the like are preferably used.
次に、ポリイミドからなるパッシベーション膜の形成
方法の一例について説明する。本発明において使用する
ポリイミドはポリイミド前駆体のワニスをシリコンウエ
ハー上に塗布し、ポジレジストをマスクにしてポジレジ
ストの現像と同時にポリイミドのエッチングを行う方法
(例えばR.A.Dine-Hart,他Br.Polym.J.3,222(197
1))、ネガレジストをマスクにし、ネガレジストの現
像後にポリイミドをヒドラジンのような有機アルカリで
エッチングする方法(例えば特開昭53-49701)、ポリイ
ミド前駆体に感光性を付与し、直接パターンを形成する
方法(例えば特開昭54-145794)等により、パッシベー
ション膜を形成し、配線用のホールを加工する。このよ
うにして得られた半導体チップを樹脂封止を行ない製品
を得る。Next, an example of a method for forming a passivation film made of polyimide will be described. The polyimide used in the present invention is a method in which a varnish of a polyimide precursor is coated on a silicon wafer, and the polyimide is etched simultaneously with the development of the positive resist using the positive resist as a mask (for example, RADine-Hart, et al., Br. Polym. J. 3, 222 (197
1)) Using a negative resist as a mask and etching the polyimide with an organic alkali such as hydrazine after developing the negative resist (for example, JP-A-53-49701), imparting photosensitivity to the polyimide precursor and directly forming a pattern A passivation film is formed by a forming method (for example, JP-A-54-145794), and holes for wiring are processed. The semiconductor chip thus obtained is sealed with a resin to obtain a product.
このようにして得られた半導体チップをトランスファ
ー成型を行ない樹脂封止をする。さらに、封止樹脂のポ
ストキュアーを行ない最終的な製品を得る。The semiconductor chip thus obtained is subjected to transfer molding and resin sealing. Further, post-curing of the sealing resin is performed to obtain a final product.
半導体の樹脂封止に用いられる封止樹脂としては、代
表的なものとしてエポキシ樹脂系のものが挙げられ、例
えば主としてノボラック系のエポキシ樹脂とシリカ粒子
とからなり、硬化剤として、アミン類やトリフェニルホ
スフィンなどを用いて架橋させるものが挙げられる。勿
論架橋に際してエポキシ基を開環させる各種エポキシ硬
化剤や硬化触媒が使用できることは云うまでもない。こ
の架橋のために、封止樹脂をポストキュアする。このポ
ストキュア温度は、上記樹脂の場合、例えば170℃前後
で行なうことができる。このポストキュア温度があまり
低いと架橋反応が完全に進行せず、その後の信頼性に問
題が生じる。また、ポストキュアの温度が高過ぎると、
封止樹脂の劣化が起こり、信頼性の面で問題となる。す
なわち使用される封止樹脂に応じてポストキュア温度が
適切に選択され、該樹脂に応じて使用されるパッシベー
ション膜形成用ポリイミドが選択される。As a typical sealing resin used for resin sealing of a semiconductor, an epoxy resin-based resin is exemplified. For example, an epoxy resin-based resin is mainly composed of a novolak-based epoxy resin and silica particles. Crosslinking using phenylphosphine and the like can be mentioned. Of course, it is needless to say that various epoxy curing agents and curing catalysts that open the epoxy group upon crosslinking can be used. For this crosslinking, the sealing resin is post-cured. The post-curing temperature can be, for example, about 170 ° C. in the case of the above resin. If the post-cure temperature is too low, the crosslinking reaction does not proceed completely, causing a problem in reliability thereafter. Also, if the post cure temperature is too high,
Deterioration of the sealing resin occurs, causing a problem in reliability. That is, the post-curing temperature is appropriately selected according to the sealing resin used, and the polyimide for forming the passivation film to be used is selected according to the resin.
[発明の効果] 本発明は上述のごとくMOS半導体装置用のパッシベー
ション膜に、動的粘弾性測定において、使用される封止
樹脂のポストキュア温度よりも低いβ分散温度を有する
ポリイミドを使用するようにしたので、従来の半導体装
置にみられた様々な欠点を解決することができる。すな
わち工程の簡素化で安価であるうえ、リーク電流の安定
化、配線の腐食防止および層間絶縁膜のクラック防止に
顕著な効果発揮するものである。[Effects of the Invention] As described above, the present invention uses a polyimide having a β dispersion temperature lower than the post-curing temperature of a sealing resin used in a dynamic viscoelasticity measurement for a passivation film for a MOS semiconductor device. Therefore, various disadvantages of the conventional semiconductor device can be solved. That is, the process is simplified and inexpensive, and has a remarkable effect on stabilization of leak current, prevention of wiring corrosion, and prevention of cracks in the interlayer insulating film.
[特性の測定] 動的粘弾性の測定 本発明における動的粘弾性の測定は、幅2mm、長さ5cm
に切断したポリイミドフィルムの中央部の4cmの部分を
オリエンテック社製レオバイブロンDDV-II-EA型を使用
し、−150℃〜400℃の範囲で駆動周波数110Hz、昇温速
度2℃/分で測定した。[Measurement of properties] Measurement of dynamic viscoelasticity The measurement of dynamic viscoelasticity in the present invention is performed by measuring a width of 2 mm and a length of 5 cm.
Measure the 4 cm center part of the polyimide film cut into pieces using Orientec's Leo Vibron DDV-II-EA type at a drive frequency of 110 Hz and a heating rate of 2 ° C / min in the range of -150 ° C to 400 ° C. did.
封止樹脂との密着強度 本発明における封止樹脂との密着強度は、以下の方法
で測定した。Adhesion strength with sealing resin The adhesion strength with the sealing resin in the present invention was measured by the following method.
(1)シリコンウエハー上にポリイミドを2μmの厚み
で塗布し、350℃までの熱処理を行なったものを170℃の
ホットプレート上に置く。(1) A polyimide having a thickness of 2 μm is applied on a silicon wafer and heat-treated up to 350 ° C. is placed on a hot plate at 170 ° C.
(2)4mmφの穴を開けたガラス繊維で強化したシリコ
ンラバー(厚さ2mm)を置き、その中に封止樹脂(東レ
製、ノボラック系エポキシ樹脂TH-7006)を埋め込ん
だ。(2) Silicon rubber (thickness: 2 mm) reinforced with glass fiber with a hole of 4 mmφ was placed, and a sealing resin (Novolac epoxy resin TH-7006, manufactured by Toray) was embedded therein.
(3)それらの上から5kgのおもりを置き、そのまま2
分間放置した。(3) Put a 5kg weight on top of them.
Let stand for minutes.
(4)冷却後、シリコンラバーを剥がし、4mmφ、厚さ2
mmの封止樹脂のパッドを得た。これを170℃で5時間熱
処理を行ない試料を得た。(4) After cooling, peel off the silicon rubber, 4mmφ, thickness 2
A pad of a sealing resin having a thickness of mm was obtained. This was heat-treated at 170 ° C. for 5 hours to obtain a sample.
(5)(4)で得られた試料のうち、一部は121℃、2
気圧で168時間プレッシャクッカー試験を行ない試料と
した。(5) Of the samples obtained in (4), a part was at 121 ° C. and 2
A pressure cooker test was performed at atmospheric pressure for 168 hours to obtain a sample.
(6)この試料をオリエンテック社製テンシロンを用い
て、引き倒し法(応用物理56巻925頁1987年)で測定を
行なった。(6) This sample was measured by a pull-down method (Applied Physics 56, 925, 1987) using Tensilon manufactured by Orientec.
本発明のMOS半導体のパッシベーション方法は半導体
チップの面積の大きなもの、多層配線構造を有している
ものに特に効果的であるが、その他の樹脂封止型半導体
装置でも有効な効果が期待できる。Although the MOS semiconductor passivation method of the present invention is particularly effective for a semiconductor chip having a large area and a multilayer wiring structure, an effective effect can be expected for other resin-encapsulated semiconductor devices.
[実施例] 次に実施例を用いて本発明を具体的に説明するが、本
発明はこれらに限定されない。[Examples] Next, the present invention will be specifically described using examples, but the present invention is not limited thereto.
実施例1 9mm×9mmの大きさのシリコンチップの上にラインアン
ドスペースが8μmアルミの配線を取り付け、ベンゾフ
ェノンテトラカルボン酸2無水物1モルと2,2−ビス
(4−アミノフェノキシ)ジフェニルプロパンを0.96モ
ル、1,3−ビス(3−アミノプロピル)−テトラメチル
ジシロキサン0.04モルよりなるポリイミド前駆体のワニ
スを熱処理後の膜厚が2μmとなるように塗布し、その
後、80℃、200℃、300℃および350℃で各30分ずつ窒素
中で熱処理した。このポリイミドは動的粘弾性の測定の
結果、α分散のピークは260℃、β分散のピークは104℃
であった。また、封止樹脂との密着強度を測定した結
果、PCT試験前の密着強度が5.0kg/mm2、PCT試験後の密
着強度が4.5kg/mm2であった。Example 1 An aluminum wiring having a line and space of 8 μm was mounted on a 9 mm × 9 mm silicon chip, and 1 mol of benzophenonetetracarboxylic dianhydride and 2,2-bis (4-aminophenoxy) diphenylpropane were added. A varnish of a polyimide precursor consisting of 0.96 mol and 0.04 mol of 1,3-bis (3-aminopropyl) -tetramethyldisiloxane is applied so that the film thickness after heat treatment becomes 2 μm, and then 80 ° C. and 200 ° C. , 300 ° C. and 350 ° C. for 30 minutes each in nitrogen. As a result of measuring dynamic viscoelasticity of this polyimide, the peak of α dispersion was 260 ° C., and the peak of β dispersion was 104 ° C.
Met. Further, as a result of measuring the adhesion strength with the sealing resin, the adhesion strength before the PCT test was 5.0 kg / mm 2 , and the adhesion strength after the PCT test was 4.5 kg / mm 2.
このチップを16mm×16mmの48ピンQFPパッケージへ封
止樹脂として東レ製TH-7006を用いて金型温度170℃で成
型時間120秒、その後、170℃で5時間のポストキュア条
件で樹脂封止を行った。This chip is packaged in a 16mm x 16mm 48-pin QFP package using a Toray TH-7006 as a sealing resin at a mold temperature of 170 ° C for a molding time of 120 seconds, and then at 170 ° C for 5 hours in a post-cure condition. Was done.
このようにして得た試験品で121℃で500時間プレッシ
ャークッカー試験を行なった。試験後、内部のチップを
発煙硝酸を用いて開封し、アルミの腐食状態を調べた
が、腐食は見られなかった。また、アルミの変形も観察
されなかった。The test sample thus obtained was subjected to a pressure cooker test at 121 ° C. for 500 hours. After the test, the inner chip was opened using fuming nitric acid, and the corrosion state of the aluminum was examined. No corrosion was found. Also, no deformation of the aluminum was observed.
実施例2 9mm×9mmの大きさのシリコンチップの上にラインアン
ドスペースが8μmアルミの配線を取り付け、3,3′,4,
4′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸2無水物1モル
と2,2−ビス(4−アミノフェノキシ)ジフェニルヘキ
サフルオロプロパン0.96モル、1,3−ビス(3−アミノ
プロピル)−テトラメチルジシロキサン0.04モルよりな
るポリイミド前駆体のワニスを熱処理後の膜厚が2μm
となるように塗布し、その後、80℃、200℃、300℃およ
び350℃で各30分ずつ窒素中で熱処理した。このポリイ
ミドは動的粘弾性の測定の結果、α分散ピークは275
℃、β分散のピークが117℃であった。また、封止樹脂
との密着強度を測定した結果、PCT試験前の密着強度が
4.0kg/mm2、PCT試験後の密着強度が3.5kg/mm2であっ
た。Example 2 A line and space of 8 μm aluminum wiring were mounted on a silicon chip of 9 mm × 9 mm, and 3,3 ′, 4,
From 1 mol of 4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride and 0.96 mol of 2,2-bis (4-aminophenoxy) diphenylhexafluoropropane, 0.04 mol of 1,3-bis (3-aminopropyl) -tetramethyldisiloxane The film thickness after heat treatment of the polyimide precursor varnish becomes 2 μm.
Then, heat treatment was performed in nitrogen at 80 ° C., 200 ° C., 300 ° C. and 350 ° C. for 30 minutes each. As a result of measuring dynamic viscoelasticity of this polyimide, the α dispersion peak was 275.
° C and the peak of β dispersion were 117 ° C. In addition, as a result of measuring the adhesion strength with the sealing resin, the adhesion strength before the PCT test was
4.0 kg / mm 2, the adhesion strength after the PCT test was 3.5 kg / mm 2.
このチップを16mm×16mmの48ピンQFPパッケージへ封
止樹脂として東レ製TH-7006を用い、金型温度170℃で成
型時間120秒、その後、170℃で5時間のポストキュア条
件で樹脂封止を行った。This chip is packaged in a 16mm x 16mm 48-pin QFP package using Toray's TH-7006 as a sealing resin, with a mold temperature of 170 ° C and a molding time of 120 seconds, and then with a post-curing condition of 170 ° C for 5 hours. Was done.
このようにして得た試験品で121℃で500時間プレッシ
ャークッカー試験を行なった。試験後、内部のチップを
発煙硝酸を用いて開封し、アルミの腐食状態を調べた
が、腐食は見られなかった。また、アルミの変形も観察
されなかった。The test sample thus obtained was subjected to a pressure cooker test at 121 ° C. for 500 hours. After the test, the inner chip was opened using fuming nitric acid, and the corrosion state of the aluminum was examined. No corrosion was found. Also, no deformation of the aluminum was observed.
実施例3 9mm×9mmの大きさのシリコンチップの上にラインアン
ドスペースが8μmアルミの配線を取り付け、ジフェニ
ルエーテルテトラカルボン酸2無水物1モルと4,4′−
ジアミノジフェニルエーテルを0.96モル、1,3−ビス
(3−アミノプロピル)−テトラメチルジシロキサン0.
04モルよりなるポリイミド前駆体のワニスを熱処理後の
膜厚が2μmとなるように塗布し、その後、80℃、200
℃、300℃および350℃で各30分ずつ窒素中で熱処理し
た。このポリイミドは動的粘弾性の測定の結果、α分散
のピークは265℃、β分散のピークが164℃であった。ま
た、封止樹脂との密着強度を測定した結果、PCT試験前
の密着強度が3.6kg/mm2、PCT試験後の密着強度が2.4kg/
mm2であった。Example 3 An aluminum wiring having a line and space of 8 μm was mounted on a 9 mm × 9 mm silicon chip, and 1 mol of diphenylethertetracarboxylic dianhydride and 4,4′-
0.96 mol of diaminodiphenyl ether, 1,3-bis (3-aminopropyl) -tetramethyldisiloxane 0.
A varnish of a polyimide precursor consisting of 04 mol was applied so that the film thickness after heat treatment was 2 μm, and then applied at 80 ° C. and 200 ° C.
Heat treatment was performed in nitrogen at 300 ° C., 300 ° C. and 350 ° C. for 30 minutes each. As a result of measurement of the dynamic viscoelasticity of this polyimide, the peak of α dispersion was 265 ° C., and the peak of β dispersion was 164 ° C. In addition, as a result of measuring the adhesion strength with the sealing resin, the adhesion strength before the PCT test was 3.6 kg / mm 2 , and the adhesion strength after the PCT test was 2.4 kg / mm.
It was mm 2.
このチップを16mm×16mmの48ピンQFPパッケージへ封
止樹脂として東レ製TH-7006を用い、金型温度170℃で成
型時間120秒、その後、170℃で5時間のポストキュア条
件で樹脂封止を行った。This chip is packaged in a 16mm x 16mm 48-pin QFP package using Toray's TH-7006 as a sealing resin, with a mold temperature of 170 ° C and a molding time of 120 seconds, and then with a post-curing condition of 170 ° C for 5 hours. Was done.
このようにして得た試験品で121℃で500時間プレッシ
ャークッカー試験を行なった。試験後、内部のチップを
発煙硝酸を用いて開封し、アルミの腐食状態を調べた
が、腐食は見られなかった。また、アルミの変形も観察
されなかった。The test sample thus obtained was subjected to a pressure cooker test at 121 ° C. for 500 hours. After the test, the inner chip was opened using fuming nitric acid, and the corrosion state of the aluminum was examined. No corrosion was found. Also, no deformation of the aluminum was observed.
比較例1 9mm×9mmの大きさのシリコンチップの上にラインアン
ドスペースが8μmアルミの配線を取り付け、酸成分に
ピロメリット酸2無水物1モルとジアミン成分に4,4′
−ジアミノジフェニルエーテルを0.96モル、1,3−ビス
(3−アミノプロピル)−テトラメチルジシロキサン0.
04モルよりなるポリイミド前駆体のワニスを熱処理後の
膜厚が2μmとなるように塗布し、その後、80℃、200
℃、300℃および350℃で各30分ずつ窒素中で熱処理し
た。このポリイミドは動的粘弾性の測定の結果、β分散
のピークが現れなかった。また、封止樹脂との密着強度
を測定した結果、PCT試験前の密着強度が1.5kg/mm2、PC
T試験後は剥離していた。Comparative Example 1 An aluminum wiring having a line and space of 8 μm was mounted on a 9 mm × 9 mm silicon chip, and 1 mol of pyromellitic dianhydride was used as an acid component and 4,4 ′ was used as a diamine component.
0.96 mol of diaminodiphenyl ether, 1,3-bis (3-aminopropyl) -tetramethyldisiloxane
A varnish of a polyimide precursor consisting of 04 mol was applied so that the film thickness after heat treatment was 2 μm, and then applied at 80 ° C. and 200 ° C.
Heat treatment was performed in nitrogen at 300 ° C., 300 ° C. and 350 ° C. for 30 minutes each. As a result of the measurement of the dynamic viscoelasticity of this polyimide, no β dispersion peak appeared. In addition, as a result of measuring the adhesion strength with the sealing resin, the adhesion strength before the PCT test was 1.5 kg / mm 2 ,
It peeled after the T test.
このチップを16mm×16mmの48ピンQFPパッケージへ封
止樹脂として東レ製TH-7006を用い、金型温度170℃で成
型時間120秒、その後、170℃で5時間のポストキュア条
件で樹脂封止を行った。This chip is packaged in a 16mm x 16mm 48-pin QFP package using Toray's TH-7006 as a sealing resin, with a mold temperature of 170 ° C and a molding time of 120 seconds, and then with a post-curing condition of 170 ° C for 5 hours. Was done.
このようにして得た試験品で121℃で500時間プレシャ
ークッカー試験を行なった。試験後、内部のチップを発
煙硝酸を用いて開封し、アルミの腐食状態を調べたが、
腐食が発生していた。The test specimen thus obtained was subjected to a preshake cooker test at 121 ° C. for 500 hours. After the test, the internal chip was opened using fuming nitric acid, and the corrosion state of aluminum was examined.
Corrosion had occurred.
比較例2 9mm×9mmの大きさのシリコンチップの上にラインアン
ドスペースが8μmアルミの配線を取り付け、酸成分に
ビフェニルテトラカルボン酸2無水物1モルとジアミン
成分にパラフェニレンジアミン0.96モル、1,3−ビス
(3−アミノプロピル)−テトラメチルジシロキサン0.
04モルよりなるポリイミド前駆体のワニスを熱処理後の
膜厚が2μmとなるように塗布し、その後、80℃、200
℃、300℃および350℃で各30分ずつ窒素中で熱処理し
た。このポリイミドは動的粘弾性の測定の結果、α分散
のピーク400℃以上であり、β分散のピークが223℃であ
った。また、封止樹脂との密着強度を測定した結果、PC
T試験前の密着強度が1.2kg/mm2、PCT試験後の密着強度
が0.3kg/mm2であった。Comparative Example 2 An aluminum wiring having a line and space of 8 μm was mounted on a silicon chip having a size of 9 mm × 9 mm, 1 mol of biphenyltetracarboxylic dianhydride as an acid component, and 0.96 mol of paraphenylenediamine as a diamine component. 3-bis (3-aminopropyl) -tetramethyldisiloxane 0.
A varnish of a polyimide precursor consisting of 04 mol was applied so that the film thickness after heat treatment was 2 μm, and then applied at 80 ° C. and 200 ° C.
Heat treatment was performed in nitrogen at 300 ° C., 300 ° C. and 350 ° C. for 30 minutes each. As a result of measuring dynamic viscoelasticity of this polyimide, the peak of α dispersion was 400 ° C. or higher, and the peak of β dispersion was 223 ° C. Also, as a result of measuring the adhesion strength with the sealing resin, the PC
Adhesion strength before T test adhesion strength 1.2kg / mm 2, PCT after the test was 0.3 kg / mm 2.
このチップを16mm×16mmの48ピンQFPパッケージへ封
止樹脂として東レ製TH-7006を用い、金型温度170℃で成
型時間120秒、その後、170℃で5時間のポストキュア条
件で樹脂封止を行った。This chip is packaged in a 16mm x 16mm 48-pin QFP package using Toray's TH-7006 as a sealing resin, with a mold temperature of 170 ° C and a molding time of 120 seconds, and then with a post-curing condition of 170 ° C for 5 hours. Was done.
このようにして得た試験品で121℃で500時間プレッシ
ャークッカー試験を行なった。試験後、内部のチップを
発煙硝酸を用いて開封し、アルミの腐食状態を調べた
が、腐食が発生していた。The test sample thus obtained was subjected to a pressure cooker test at 121 ° C. for 500 hours. After the test, the internal chip was opened using fuming nitric acid, and the corrosion state of the aluminum was examined.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−106599(JP,A) 特開 昭62−184025(JP,A) 特開 昭62−253621(JP,A) 特開 昭63−193927(JP,A) 特開 昭59−76451(JP,A) 特開 昭63−276045(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-54-106599 (JP, A) JP-A-62-184025 (JP, A) JP-A-62-253621 (JP, A) JP-A-63-253 193927 (JP, A) JP-A-59-76451 (JP, A) JP-A-63-276045 (JP, A)
Claims (2)
れるパッシベーション膜であって、該パッシベーション
膜はポリイミドからなり、かつ該ポリイミドが動的粘弾
性測定により主分散(α分散)と該主分散より低い温度
において生じる副分散(β分散)を有するものであり、
かつ該β分散の温度が封止樹脂のポストキュア温度以下
であるポリイミドからなることを特徴とするMOS半導体
装置用パッシベーション膜。1. A passivation film used in a resin-sealed MOS semiconductor device, wherein said passivation film is made of polyimide, and said polyimide has a main dispersion (α dispersion) and a main dispersion (α dispersion) by dynamic viscoelasticity measurement. Having a subdispersion (β dispersion) occurring at a lower temperature,
A passivation film for a MOS semiconductor device, comprising a polyimide having a β dispersion temperature equal to or lower than a post-curing temperature of a sealing resin.
るポリイミドの動的粘弾性測定による主分散(α分散)
と該主分散より低い温度において生じる副分散(β分
散)を有するポリイミドが、3,4,3',4'−ベンゾフェノ
ンテトラカルボン酸と3,4'−ジアミノジフェニルエーテ
ル、3,4,3',4'−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸
と3,4'−ジアミノジフェニルエーテル、3,4,3',4'−ベ
ンゾフェノンテトラカルボン酸と2,2−ビス(4−アミ
ノフェノキシ)ジフェニルプロパン、3,4,3',4'−ジフ
ェニルエーテルテトラカルボン酸と2,2−ビス(4−ア
ミノフェノキシ)ジフェニルプロパン、3,4,3',4'−ベ
ンゾフェノンテトラカルボン酸と2,2−ビス(4−アミ
ノフェノキシ)ジフェニルヘキサフルオロプロパンおよ
び3,4,3',4'−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸と
4,4'−ジアミノジフェニルエーテルから選ばれる少なく
とも1種から合成されたものであることを特徴とするMO
S半導体装置用パッシベーション膜。2. The main dispersion (α dispersion) of the polyimide forming the stress absorbing film according to claim 1 by dynamic viscoelasticity measurement.
And a polyimide having a secondary dispersion (β dispersion) generated at a temperature lower than the main dispersion, 3,4,3 ′, 4′-benzophenonetetracarboxylic acid and 3,4′-diaminodiphenyl ether, 3,4,3 ′, 4'-diphenylethertetracarboxylic acid and 3,4'-diaminodiphenylether, 3,4,3 ', 4'-benzophenonetetracarboxylic acid and 2,2-bis (4-aminophenoxy) diphenylpropane, 3,4,3 ', 4'-Diphenylethertetracarboxylic acid and 2,2-bis (4-aminophenoxy) diphenylpropane, 3,4,3', 4'-benzophenonetetracarboxylic acid and 2,2-bis (4-aminophenoxy) With diphenylhexafluoropropane and 3,4,3 ', 4'-diphenylethertetracarboxylic acid
MO synthesized from at least one selected from 4,4'-diaminodiphenyl ether
S Passivation film for semiconductor devices.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1124082A JP2712549B2 (en) | 1989-05-16 | 1989-05-16 | Passivation film for MOS semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1124082A JP2712549B2 (en) | 1989-05-16 | 1989-05-16 | Passivation film for MOS semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02302065A JPH02302065A (en) | 1990-12-14 |
JP2712549B2 true JP2712549B2 (en) | 1998-02-16 |
Family
ID=14876483
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1124082A Expired - Fee Related JP2712549B2 (en) | 1989-05-16 | 1989-05-16 | Passivation film for MOS semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2712549B2 (en) |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS54106599A (en) * | 1978-02-09 | 1979-08-21 | Hitachi Chem Co Ltd | Preparation of polyamide intermediate for semiconductor processing |
-
1989
- 1989-05-16 JP JP1124082A patent/JP2712549B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH02302065A (en) | 1990-12-14 |
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